Мыш. ткань. Обмен мышечной ткани Особенности метаболизма мышечной ткани
 Скачать 1.39 Mb.
|
|
Обмен мышечной ткани Особенности метаболизма мышечной ткани Мышцы являются главным местом катаболизма аминокислот с разветвленной цепью. Мышечная ткань окисляет лейцин до СО2 и превращает углеродный скелет аспартата, аспарагина, глутамата, изолейцина и валина в субстраты ЦТК. Способность мышц разрушать аминокислоты с разветвленной цепью при голодании и диабете возрастает в 3–5 раз. В мышцах выражен катаболизм липидов. Жирные кислоты, кето новые тела в аэробных условиях окисляются в мышцах для получения энергии. В мышцах преобладает катаболизм углеводов. Глюкоза окисляется в аэробных или анаэробных условиях для синтеза АТФ. Из глюкозы в мышцах образуется аланин. Глюкоза, поступившая из крови и образовавшаяся в глюконеогенезе, запасается в мышцах в форме гликогена (до 1–2% от массы мышцы). Обмен белков и аминокислот обмен Мышцы также синтезируют и выделяют много аланина и глутамина. В синтезе этих АК используются аминогруппы, которые образуются при распаде АК с разветвленной цепью и затем переносятся на α-КГ и ПВК в ходе реакций трансаминирования. Источником почти всего пирувата, идущего на синтез аланина, является гликолиз (глюкозо-аланиновый цикл). Выделяющийся аммиак предотвращает закисление среды в клетках, вызванное образованием лактата. Липидный обмен В мышцах преобладает катаболизм липидов. Жирные кислоты, кетоновые тела в аэробных условиях окисляются в мышцах для получения энергии. В мышцах синтезируется немного холестерина. Углеводный обмен В мышцах преобладает катаболизм углеводов. Глюкоза окисляется в аэробных или анаэробных условиях для синтеза АТФ. Из глюкозы в мышцах образуется аланин. Также в мышцах протекает глюконеогенез, однако он идет не до конца и свободная глюкоза не выделяется в кровь. В скелетных мышцах глюконеогенез дает глюкозу-6ф, в миокарде – фруктозу-1,6ф. Глюкоза, поступившая из крови и образовавшаяся в глюконеогенезе, запасается в мышцах в форме гликогена (до 1%). Болезнь МакАрдла(тип V) — аутосомно-рецессивная патология, отсутствует в скелетных мышцах активность гликогенфосфорилазы. Накопление в мышцах гликогена аномальной структуры. Энергетический обмен Энергетический обмен в мышцах отличается от всех тканей тем, что в состоянии покоя он очень низкий, а при интенсивной физической нагрузке он значительно возрастает. Различия энергетического обмена наблюдаются и в самих мышцах. В белых (белых) волокнах преобладает анаэробный гликолиз, субстратом которого является только глюкоза. В красных (медленных) мышцах преобладает аэробное окисление жирных кислот, кетоновых тел и глюкозы. Миокард в норме в качестве субстратов для синтеза АТФ использует жирные кислоты (65 — 70%), глюкозу (15 — 20%) и молочную кислоту (10 — 15%). Роль аминокислот, кетоновых тел и пирувата в энергообеспечении миокарда сравнительно невелика. Основным потребителем АТФ в мышечной ткани является процесс мышечного сокращения. Запасы АТФ в скелетной мышце при сокращении быстро истощаются, и их хватает менее чем на секундное сокращение. Для того, чтобы обеспечить интенсивно работающую мышцу достаточным количеством энергии, в мышце существует несколько источников АТФ. АТФ образуется по классическому пути в реакциях субстратного и окислительного фосфорилирования. АТФ образуется из 2 АДФ при участии миоаденилаткиназы: АДФ + АДФ → АТФ + АМФ; АТФ образуется при работе креатинфосфатного челнока. Специализация мышц Красные мышцы — “медленные” оксидативные мышцы. Они имеют хорошее кровоснабжение, много митохондрий, высокую активность ферментов окислительного фосфорилирования. Предназначены для работы в аэробном режиме. Например, такие мышцы служат для поддержания тела в определенном положении (позы, осанка). Белые мышцы — “быстрые”, гликолитические. В них много гликогена, слабое кровоснабжение, высока активность ферментов гликолиза, креатинфосфокиназы, миокиназы. Они обеспечивают работу максимальной мощности, но кратковременную. У человека нет специализированных мышц, но есть специализированные волокна. БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МЫШЦАХ ПРИ МИОДИСТРОФИЯХ И ДЕНЕРВАЦИИ 1. Снижение содержания миофибриллярных белков и увеличение белков стромы и некоторых саркоплазматических белков, в том числе миоальбумина. 2. Снижение концентрации АТФ и креатинфосфата, уменьшение содержания карнозина и анзерина. 3. Изменение липидного состава: уменьшение глицерофосфолипидов и увеличение сфинголипидов и лизофосфатидов. 4. Снижение активности саркоплазматических ферментов и рост активности лизосомальных ферментов. 5. Снижение активности креатинкиназы, снижение способности креатина фосфорилироваться. Нарушение метаболизма креатина Для многих форм патологии мышечной ткани характерно нарушение метаболизма креатина и его усиленное выделение с мочой (креатинурия). Креатин синтезируется в организме (рис. 13) в две стадии: сначала в почках из глицина и аргинина под действием трансамидиназы образуется гуанидинацетат, который уже в печени под действием гуанидинацетатметилтрансферазы, переносящей на него метильную группу с аденозилметионина, превращается в креатин. Принято считать, что креатинурия у больных миопатией является результатом нарушения в скелетной мускулатуре процессов фиксации (удержания) креатина и его фосфорилирования. При дефосфорилировании креатинфосфата (рис. 14) может образовываться креатинин. В результате креатинурии и нарушения синтеза креатинина резко повышается креатиновый показатель мочи: (количество креатина+количество креатинина)/количество креатинина. В норме этот показатель близок к 1,1. Синдром длительного сдавления (краш-синдром) Подобно гемоглобину, МГ высокотоксичен при его нахождении в свободном состоянии в плазме крови: крупные молекулы МГ могут закупоривать канальцы почек и приводить к их некрозу; конкурируя с гемоглобином эритроцитов за связывание с кислородом в легких и не выполняя функцию освобождения кислорода в тканях, свободный МГ ухудшает кислородное снабжение тканей и приводит к развитию тканевой гипоксии. Самоотравление организма свободным МГ и, как следствие, острая почечная недостаточность и тканевая гипоксия — одна из главных причин смерти при тяжелых травмах со сдавлением или размозжением значительного количества мышечной ткани. Гипокинезия — существенное ограничение двигательной активности. За последние 100 лет двигательная активность у человека уменьшилась примерно в 20 раз. Резкое снижение двигательной активности отражается на всех органах и ведет к гиподинамическому синдрому. Гиподинамический синдром связан с нарушением/снижением проприоцептивной информации и вызывает стресс, который развивается в два этапа. Первый этап: • повышение уровня контринсулярных гормонов: катехоламинов, тиреоидных гормонов, глюкокортикоидов, • активация протеолиза, липолиза, глюконеогенеза, • увеличение концентрации жирных кислот в крови, • разобщение окисления и фосфорилирования, • усиление катаболических процессов, • увеличение теплопродукции. Второй этап — увеличение потребления кислорода: • гипокинетический кислородный парадокс, • снижение мышечной массы за счет протеолиза, • резорбция костной ткани, остеопороз, нарушения минерального обмена из-за снижения физической нагрузки • потеря с мочой электролитов Na+, K+, Ca2+ в связи с уменьшением числа клеток, • увеличение частоты спонтанных мутаций из-за повышенной генерации активных форм кислорода, связанной с повышением уровня NADH. БИОХИМИЯ МИОКАРДА Особенности биохимии миокарда • Аэробная ткань (потребляет 7–20% всего кислорода) • Преобладают аэробные изоферменты: ЛДГ1 и ЛДГ2 КФК2 (MB$изоформа) • Высокая скорость ЦТК, бета-окисления жирных кислот, очень низкая — анаэробного гликолиза • Энергосубстраты: жирные кислоты, глюкоза, лактат, кетоновые тела • Особенно активно из крови миокард извлекает ненасыщенные жирные кислоты — олеиновую кислоту • Интенсивный метаболизм аминокислот, с высокой активностью АлАТ, АсАТ • Саркоплазматический ретикулум развит хорошо, однако Ca2+ поступает из внеклеточной среды • На сарколемме высокая активность АТФаз Миокард в норме в качестве субстратов для синтеза АТФ использует жирные кислоты (65–70%), глюкозу (15–20%) и молочную кисло$ ту (10–15%). Роль аминокислот, кетоновых тел и пирувата в энергообеспечении миокарда сравнительно невелика.   НАРУШЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМА СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ ПРИ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ   СОВРЕМЕННЫЕ БИОМАРКЕРЫ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ   МАРКЕРЫ ОСТРОГО ИНФАРКТА МИОКАРДА И ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ         |